DE1530709A1

DE1530709A1 - Federungssystem fuer Kraftfahrzeuge mit mehr als zwei Achsen

Info

Publication number: DE1530709A1
Application number: DE19631530709
Authority: DE
Inventors: Giulio Fresia
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-07-24
Filing date: 1963-07-24
Publication date: 1969-03-13
Also published as: GB1057621A

Description

Patentanwalt

DPo Wolf Müller Bonn

Koblenzer Straße 46a

Bonn, den 23. Juli I963 12263/62 /

Anmelder:

Giulio P r e a i a Via Garibaldi n<> 56 Milleaimo (Savona) Italien

Patentanmeldung

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ffederungaayatem für Kraftfahrzeuge mit mehr ala

zwei Achsen

Bekanntlich treten bei Dreiachafahrzeugen wechaelnd verschiedene Belastungen der zweiten und der dritten Achse auf, do ho ungleiche Achalaetverteilungen, die sich in Stößen sowohl auf die Ladung ala auch auf die Fahrbahn wie auch in einer Erhöhung der erforderlichen Zugkraft auswirken

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiges Pederungssyatem, das diese Nachteile weitgehend vermeidet und

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eine Vergleichmäsaigung der Achsdrücke auch bei unebener Fahrbahn in jedem Moment zu erreichen bzw_o sicherzustellen erlaubte

Zu diesem Zweck besteht der allgemeine Erfindungsgedanke in der Verwendung eines gemischten Federungssystems aus mechanischer und pneumatischer Federung, jeweils für verschiedene Achsen,,

Im einzelnen besteht der Grundgedanke der Erfindung darin» dass mindestens eine der Fahrzeugachse!!, und vorzugsweise die Antriebsachse» die meist die zweite Achse sein wird, in bisher üblicher Weise mechanisch gefedert ist, während mindestens eine andere, SoB« die dritte, und evtl« auch weitere Fahrzeugachsen mittels pneumatischer Federung aufgehängt sind, wobei zum Lastausgleich zwischen Fahrzeugachsen verschiedener Federungsart ein Druckausgleichventil vorgesehen ist,.das in Abhängigkeit von der Feder längsbewegung der mechanisch gefederten Fahrzeugachse den Druck in den Federbälgen der pneumatisch gefederten Achse(n) zu erhöhen bzw» zu vermindern verraago

Dieser speziellen Aufgabe dient im wesentlichen eine Verbindung des Bruckausgleiohventils mit einem Punkt des Fahrgestells, Z₀B₀ mit einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse, vorzugsweise der Antriebsachse, über eine kinematische Kette aus einem mit einem Querhebel verbundenen Schwenkhebel, der an der Mittel·

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achse des Ventils derart befestigt ist» dass bei jeder Aohssehwingung sich die Ventilachse verdreht und über geeignete Mittel einen Kolben verschiebt, der das Innere der Federbälge je nach seiner Stellung mit einer Bruokluftquelle oder der Aussenluf t zu verbinden gestattet«. Auf diese Weise wird der Innendruck der pneumatischen Federung je nach den momentanen Erfordernissen erhöht oder vermindert, d_oh_o die Federungscharakteristik der pneumatischen Federung laufend verstillt und den jeweiligen Erfordernissen bestmöglich angepasst<,

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung seien an Hand eines in der Zeichnung dargestellten schematisohen Ausführungsbeispiels näher erläutert» in der

>, Figo 1 in einer Seitenansicht zwei Achsen verschiedenen

Federungssystems und die erforderlichen Ausgleichemittel zeigt,

Figo 2 zeigt ein Druckwegdiagramm einer erfindungsgemäss gesteuerten Luftfederungsvorrichtung,

Fig» 3 zeigt in einer Draufsicht das Fahrgestell eines Dreiachsers mit der erfindungsgemässen Einrichtung und

Figo 4 eine Seitenansicht hiervon,

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Figo 5 ist' ein Axialsehnitt durch das Ausgleichventil

und asigt» teilweise in Ansicht» die wichtigsten Verbindungselemente des Ventils ait dem Fahrzeugrahmen?

Figo δ zeigt in Form einea Schaubilds die Verbindungsorgane zum Ventil,

Fig· 7 einen vergrößerten ieilsohnitt des Ventil ~ kolbens mit HookenverstQ^leinrishtung,

Figo 8 zeigt die Abwicklung dea Kook&ns und ßegennoekens in einer Ebene,

Figo 9 einen axialen Gesamt querschnitt cLureii sine andere

Ventilform, nämlich ein Membranventil, und I

Figo 10 einen gleichartigen Teilschnitt ;',iu*e;i ein Ventil mit zwei Membranen«

Gemäse Figo 1 i'ßt di@ dritte Achse 1 mit einsr üuTtfedörung ausgerüstet, die über ©in Steuerrohr 3 mit dsm Druckausgleiehventil 4 verbunden isto Dieses ist über eine Zugstange 5 mit dem Differeatialgehäuse 6 der Achse 7 verbunden,, An dieser Zugstange ist andererseits der Arm 8 abgastütst, der unter Zwischenschaltung einer Reibungsbremse 9 mit dem Ventilteller

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des Ventils 4 gekuppelt ist₀ Von diesem zweigt ausserdem die Druckluftzuleitung 10 und die Entlastungsleitung 11 ab₀ Wie später noch erläutert wird, ist das Druckausgleichventil mit einer Hocken- oder Gewindefläche ausgerüstet, die indirekt auf die Ventilspindel einwirkt, um eine mehr oder weniger grosse Öffnung in. Abhängigkeit von einer grösseren Überlastung der zweiten Achse herbeizuführen, die sich beispielsweise am Differentialgehäuse auswirkt«. Selbstverständlich ist das Ventil auch mit einer Entlastungsöffnung zum Ablassen von Überdruck ausgerüstete

Im übrigen ist der Arm 8 in horizontaler Ebene mittels zweier Einstellschrauben regelbar, um Beschädigungen durch Stöße des Fahrzeugs zu vermeiden und eine gleichbleibende Einstellung zu sichern,,

Selbstverständlich muss man davon ausgehen, dass der Uorraaldruck der Luftfederung so zu bemessen ist, dass unter allen Belastungsverhältnissen eine vorbestimmte Gewichtsverteilung zwischen der zweiten und der dritten Achse eintritt, und dass die gröeste statisches Last nicht dazu führen darf, dass ein vorbestifisater Raddruck überschritten wirdo Schliesslich muss bei Leerfahrt eine ausreichende Bodenhaftung gegeben sein} dementsprechend muss das Druckausgleichventil selbsttätig den Ein- und Auslass der Druckluft an den Pederbälgen in Abhängigkeit von den Schwingungen der zweiten Achse regeln, und

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zwar über eine geeignete kinematische Kette, die hiermit verbunden Is t₀

Die Einzelheiten dieser kinematischen Kette seien zunächst übergängen - und hierüber nur soviel gesagt, dass sie das Ventil mit der betreffenden Achse in der Weise verbindet, dass axe auf Grund deren Absinken die Drehung des Ventilproportional den Schwankungen der Last bewirkte

Das Ventil besteht gemäas Pig* 5 im wesentlichen aus einem Kolben» dessen Grundfläche nockenartig geformt ist und einer passendes festen Sockenfläche in der Weise anliegt, dass bei der erswüisgsn©n Drehung des Kolbens eine Hockenfläche auf der anderen gleitet und eine Axialverschiebung des Kolbens herbeiführt j ist die Druckluftauleitung zu den Federbälgen zu schlieasen oder cn bffnen_o

Übergeht man weiterhin die an sich bekannten Teile ähnlicher Ventile, so sind die erfindungawesentliehen Organe gemäss

5 - S folgendes

20 ist dex^s Ventilkörper des Doppelsitzventils mit Feder 21 _t

22 ist der Ventilschaft,

23 ist der Befestigungering für die Dichtung 24 ₉

25 ist der Dichtungahalter,

26 eine IPedereins teilscheibe.

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27 die KoIbengegenieder,

28 der Kolbenhaltekörper mit Gogennockenflache,

29 der Ventilhalter,

30 eine Verbindungaschraube,

31 eine Unterlegscheibe,

32 und 33 sind die Dichtkegel dee Doppelsitzventil (Ein- und Auslass),

34 ist die Rückholfeder für den Kolben und wird durch die Teile 23, 24, 25 ergänzt,

35" ist der Führungsnippel für das Doppelsitzventil,

36 ist der feste Gegennocken,

37 der Hocken an der Stützfläche des beweglichen' Kolbens,

38 der Drucklufteinlass,

39 der Anschlußstutzen für die Leitung zu den

Faltenbälgen und '

40 der Luftauslass_o

Gemäß a FIg₉ 6 besteht nun die kinematische Kette zur Verbindung des Ventils mit dem Fahrzeugrahmen und speziell der Antriebsachse (vorzugsweise der zweiten Achse) aus einer Stange 4t, die an einer Konsole 42 beispielsweise des Differential«' gehäuses der Antriebsachse einerseits und andererseits an dem losen Hebel 43 befestigt ist, der mittels einer Verstellmuffe 44 längenveränderlich lst_o Der Hebel 43 ist am anderen

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Ende mit dem'Zapfen 45 verbolzt, auf den die Scheibe 46 aufgekeilt ist» die die Lagerböcke 47 für die Einstellschrauben trägtο An dieser Scheibe ist ausserdem die Bandbremse 49 angeordnet, die eine konstante Zentrierung des Hebels 43 in bezug auf die Einstellschrauben 48 garantiert _t um das Spiel K beiderseits gleich zu halten_f sei es durch begrenztes Absenken, sei es dadurch, dass sie der Neigung der Hockenflächen 36 und 37 entgegenwirken Ausserdem ist der Ventilkörper mit Verbindungsbohrungen oder -leitungen versehen, die einerseits zu den Federbälgen der dritten Achae, andererseits zur Druckluftanlage und drittens schliesslich ins Freie führen, um die beiden folgenden Funktionen ausführen zu können:

1₀ Die Verbindung zwischen der Druckluftanlage und den Federbälgen im Falle des Druckmangels und

2o die Verbindung der Federbälge mit der Atmosphäre im Falle des Überdrucks«

Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgtί Ist zunächst das Arbeitsspiel K mittels der Schrauben 48 in der Weise festgelegt, dass der Arbeitsbereich des Ventils bei Schwingungen, die das eingestellte Maß übersteigen, begrenzt ist, so überträgt die Aufhängefeder der zweiten Achae bei ihrem Absenken Last Schwankungen auf den Stab 41., der diese durch Verschwenkung auf den losen Hebel 43 überträgt, der bei 45 mit der Ventilachse verbolzt ist und somit deren Drehung im

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einen oder anderen Sinne herbeiführte Durch das Gleiten der Hockenfläche 37 auf der festen Gegenfläche 36 ergibt sich nun eine Längsbewegung des KolbenköeeperSo Das Ventil mit den zwei Sitzen 32 und 33 wird mitgeführt und überschüssige luft strömt über die geeigneten Wege ab, so dass sich der Überdruck in den Federbälgen vermindert, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist_o Bei unternormalem Brück wird durch das umgekehrte Spiel der kinematischen Kette 41> 43 der Kolben in m umgekehrter Richtung aus seiner Mormalsteilung herausgeführt, die dem Eingriff der Profile der Hockenflachen 36 und 37 entsprichto Tatsächlich stimmt diese Stellung mit der Ruhestellung des Kolbenkörpers und damit auch des Doppelsitzventils überein_o Wenn sich dann statt eines Überdrucks immer durch das Spiel der kinematischen Kette « ein Druckmangel zeigt, so führt der Kolben eine umgekehrte Dreh- und längsbewegung aus und verstellt das Doppelsitzventil in der Weise, dass Druckluft über die Öffnung 39 in die Federbälge geführt f werden kann, bis wiederum Gleichgewicht hergestellt ist_o Hierin besteht im wesentlichen die Funktion des Ventilsj es muss jedoch noch vermerkt werden, dass es erforderlich ist, den Schwenkhebel 43 auf seinem Zapfen 45, der das Ventil bei allen Lastbedingungen steuert, automatisch zu zentrieren, da die Fahrzeuge nicht ständig in waagerechter Stellung sindo Deshalb ist zum Erreichen symmetrischer Arbeitsspiele K eine Bandbremse 49 vorgesehen, die automatisch auf die Scheibe einwirkt, an der der Hebel befeetigt ist, und dessen Zentrierung bewirkte

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Bezüglich des allgemeinen Verhaltens eines mit der beschriebenen Einrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs muss noch in Betracht gesogen werden, dass die Luftfederung lediglich am» Aufnahm© senkrechter Last geeignet ist_o Hiermit, und zwar, allein Mt den Federbälgen, ist es nicht möglich, andere Beachleumgtmgskräfte zwischen <L$n Achsen zu beherrschen,. Aus diesem (Jrunda v/erdan diese Punktionen gemäss der F#rfindung einem Queriiolm B (Figo 3) anvertraut, der einerseits am Rahmen und andererseits an der dritten oder Ti ertön Achse befestigt ist, wobei iie L&ngsverbindung mittels eines Reaktionsdreiecks T nergeeteilt wird, das auch die Bremsmomente aufnimmt„ Kurz zusammengefasst, wird bei einem Kraftfahrzeug mit elastischer Verbindung des Rahmens mit der dritten oder vierten Achse über. Druckluft beaufschlagte Luftfederung die Druckänderung ,in den I'sdei%ä3 gsn durch das beschriebene Speisevent.il erreicht g das Momentan in Abhängigkeit von den Änderungen der Einstellung des fahrzeuge arbeitet, um die Belastung zu variieren,»

Schliesslich sieht die Erfindung noch eine konstruktive Ab« Wandlung des besshriebenen Ventils vor, um es an der Dichtfläche unter der Wirkung des Längs verschiebung der Mittelachse und des Ventilechafte des Doppelsitzventils empfindlicher zu machen₀ "

Gemäss Figo 9 un<i 10 besteht diese Abv/andlung in dem Ersatz des komplizierten Dichtungsmechanismus durch eine oder

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gegebenenfalls auch zwei Membranen von besonderer Empfindlichkeit ο Dementsprechend werden alle in der Kammer C (Figo 5) mechanischen Organe» wie der Dichtungshalter des Doppelsitzventils V, durch die elastische Membran 50 in Figo 9 ereetzt, oder - gemäss der zweiten Lösung in Figo 10 durch die Membranen 50 und 5t ο Insbesondere im letzteren Falle ist im Ventilkörper eine Verbindung 52 vorgesehen, die die Druckentlastungsleitung 53 als Ersatz für die Verbindung 40 w gemäss Figo 6 aufnimmt» Auf Grund dieser Abwandlung lässt sich im einen oder anderen Falle eine gross ere Ansprech« empfindlichkeit des Ventils erreichen, und zwar auch auf Grund geringerer Erschütterungen bzw_o Achsbewegungen_o

Insbesondere für die oben beschriebene Ventilkonstruktion ist leicht einzusehen, inwiefern die Arbeitsweise eine wesentliche Verbesserung und grössere Empfindlichkeit ergibt«

Schliesslich sei die Wirkungsweise der Hauptteile der Er» findung nochmals zusammengefasst: »ach der jßinateilung des Ventils und der Feder, die insoweit die Arbeitsweise beherrschen, ergibt sich bei jeder Schwingung der zweiten Achse über die Zugstange 5, die auf den Arm 8 übertragen wird, eine Drehung der Hockenfläche und infolgedessen eine Betätigung des Ausgleichventils in positivem oder negativem Sinne, d_eh_o der Sitz des Ventils wird mehr oder weniger weit geöffnet oder geschlossen, so dass der Zu- oder Abfluss der Druckluft

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eine Druckänderung in den Pe derb algen derart erzeugt, dass sich gleichmäsaige Schwingungsweiten an beiden Achsen ergeben» Somit ergibt sich eis. Fahrzeug mit gemischter mechanischer und Luftfederung, bei dem der Druck in den Federbälgen proportional den Durchbiegungen der Federblätter ist₀

In dem beispielfweieen Diagramm gemäss Figo 2 ist eine experimentell gewonnene Beziehung dargestellt, wobei die Y-Achse die Druckwerte angibt und die X-Achsa die Federauaachläge der dritten Achse_o Die Extremwerte der Kurve geben den Anfangs- und Bndwert des leeren Fahrzeugs (eine Atmosphäre) und des voll beladenen (vier Atmosphären) für den Druck bei mittlerer Belastbarkeit an_e

Durch das Druckausgleichventil ergibt eich somit eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen der mechanischen und der Luftfederung» und swar in solcher B?oportionalbeziehung, dass für alle Durchbiegungen der mechanischen Federung der Druck innerhalb der Luftfederung vergröseert und umgekehrt bei allen Entlastungen der mechanischen Federung der Druck innerhalb der Faderbälge vermindert wird«

Aus dem oben Gesagten geht klar hervor, dass das konkrete Ergebnis der !rfindtmg darin besteht, eine vollkommene Auebalaneiorung der Längsachse des Fahrzeugs zu erreichen, die sich aich auf die Querachse erstreckt, und zwar auf Grund dar gewählten Anordnung der Radaufhängung sowohl rechts als

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auch linke· In diesem falle lässt sich tatsächlich auch in der Kurve die Druckverteilung auf gegenüberliegende Räder sicherstellen, und die verschiedenen Einwirkungen der Fliehkraft sind zu neutralisieren»

Dementsprechend bietet ein so ausgerüstetes Fahrzeug als grundlegende Eigenschaft eine Ausbalancierung gegenüber Erschütterungen bzw ο Schwingungen aller Art und dementsprechend * jeder Art Federbewegungen, die aus irgendeinem Grunde und in irgendwelcher Richtung auftreten, da diese in jedem falle bestrebt sind, die Lastverteilung auszugleichen«,

In gleicher Welse ergibt die Ausführungsform gemäes Figo 3 und im Gegensatz zu allen bekannten Fahrgestellen folgende Anordnung: Am fahrgestell 12 sind die erste und die zweite Achse mit Blattfedern aufgehängt. Das Druckausgleichventil ist einerseits über den Hebel 14 mit der Antriebsachse 15 verbunden und andererseits über die Leitung 16 mit der Luftfederung 17, mittels deren die dritte Achse aufgehängt ist·

Zusätzlich ist das Ventil an eine Leitung 18 angeschlossen, die mit der Druckluftanlage des Fahrzeugs in Verbindung steht, und besitzt eine Aus lass verbindung 19 zur Atmosphäre. Lässt man die Wirkung des Querholms B und des Dreiecklenkers C ausser Betracht, die für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht von grundlegender Bedeutung sind, so ergibt

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Bi ch, dass bei allen Schwingungen der Mo tor achse 15 der Hebel 14 mitschwingt und das Druckausgleichventil in Bewegung setzt, das beim Schliessen die Druckluftanlage mit den Federbälgen verbinde to Hit anderen Worten: übersteigt die Belastung eine bestimmte Grenze, so wird die Luft in den Federbälgen zwecks Ausgleichs in ihrem Druck erhöht,. während bei geringerer Last der Drucküberschuss abgelassen wird₀ Jedenfalls ergibt sich ein Fahrzeug mit gemischter mechanischer und pneumatischer Federung und vollkommener Anpassungo

Aueserdem ist klar zu ersehen, dass bei Anwendung des dargestellten Geräts sich eine bessere Lastverteilung auch auf die beiden Seiten des Fahrzeugs ergibt.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

ssassBstssaasssBsisassssssssssa

Federungssystem für Kraftfahrzeuge mit mehr als zwei Achsen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fahrzeugachsen, und vorzugsweise die Antriebsachse, z.Bo die zweite Achse, mittels mechanischer, und mindestens eine andere, ζ_οΒ» die dritte und evtl₀ weitere Fahrzeugachsen mittels pneumatischer Federung aufgehängt ist bzw« sind»

Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lastausgleich zwischen Fahrzeugachsen verschiedener Federungsart ein Druckausgleichventil vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Federungebewegung der oder einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse den Druck in den Federbälgen der pneumatisch gefederten Achse(n) zu erhöhen bzw« zu vermindern vermag ₀

Federungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Verbindung des Druckausgleichventile mit einem Punkt des Fahrgestelle, ZoB· mit einer mechanisch gefederten Fahrzeugachse, vorzugsweise der Antriebsachse, über eine kinematische Kette, im wesentlichen bestehend aus einem mit

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einem Querhebel verbundenen Schwenkhebel, der an der Sittelachse des Ventils derart befestigt ist, dass bei jeder Achsschwingung sich die Ventilachse verdreht und über geeignete. Büttel einen Kolben verschiebt, der das Innere der Faltenbälge je nach seiner Stellung mit einer Druckluftquelle oder der Auesenluft zu verbinden gestattete '

Pederungseystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil im wesentlichen aus einem Kolben besteht, dessen Abstütz#flache ein Nockenprofil, Z₀B₀ eine Schrauben- oder Gewindefläche, aufweist, und dass der Ventilkörper eine entsprechende Nocken-, Schrauben- oder Gewindefläche besitzt, auf der die Abstützfläche derart gleitet, dass eine Drehbewegung des Kolbens gleichzeitig eine Hübbewegung erzeugte

5ο Pederungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckausgleichventil als Doppelsitzventil ausgebildet ist»

6ο Pederungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelsitzventil mit einem Ventilkegel und zwei konzentrisch in einer Ebene angeordneten Sitzringen verschiedenen Durchmessers ausgerüstet ist₀

7ο Pederungssystem naoh den Ansprüchen 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil anstelle mechanischer Dichtelemente eine oder zwei miteinander verbundene elastische Membranen aufweist ₀ *

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Pe der Lings eya tem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung des Ventils für die Druckentlastung in unmittelbarer Sähe, vorzugsweise unterhalb der Membran angeordnet isto

9Ό Federungasystem nach den Ansprüchen 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Ventilachae befestigte Hebel längeneinstellbar ist, z₀Bo mittels einer Versteilmuffe_o

Federungasystem nach den Ansprüchen 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Ventilachse befestigte Hebel zwischen zwei einstellbaren Anschlägen zunächst frei beweglich ist und erst bei Überschreiten einer vorbestimmten Verstellgrösse auf die Ventilachse einwirkt₀

ο Federungssystem nach den Ansprüchen 2 und folgenden, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit dem an der Ventilachse befestigten Hebel eine Bandbremse zur automatischen Zentrierung des Hebels und zur Konstanthaltung des Arbeitsspiels der Einstellvorrichtung vorgesehen ist»

12o Federungsaystem nach den Ansprüchen 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ableitung der Ventilsteuerung von einer nicht angetriebenen, sondern einer geschleppten Achse das Ventil mit einer unmittelbar vor der oder den luftgefederten Achsen angeordneten, d_oh„ mit der letzten mechanisch, gefederten verbunden isftfl 9 811/0997 BAD ORIGINAL